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Cientistas usam técnica pioneira para identificar vapor de água na atmosfera
Nova tecnologia permite visualizar a distribuição de água e identificar a formação de nuvens; pesquisa pode contribuir com futuras investigações em física atmosférica
Texto: Julia Custódio
Arte: Gabriela Varão
Pesquisadores do Instituto de Física (IF) da USP aplicaram nova técnica para medir o vapor de água de forma a identificar a formação de nuvens e mudanças na atmosfera. A câmera infravermelha Solmirus All-Sky Infrared and Visible Analyzer (Asiva), tecnologia importada dos Estados Unidos, foi adaptada pelos pesquisadores para permitir a visualização da radiação emitida em vários pontos do céu.
“Essa é uma técnica pioneira no sentido de tentar fazer um estudo da variação espacial do vapor da água. Ao olhar para a imagem é possível ver em cada pixel alguma quantidade de vapor e visualizar a distribuição da água, não apenas o montante total da quantidade presente na atmosfera. Isso abre caminho para novas linhas de pesquisa”, explica Elion Hack, pesquisador do IF.
A Asiva é uma nova tecnologia de pouca aplicação no Brasil. Possui uma câmera infravermelha posicionada no solo, que produz imagens do céu inteiro. O instrumento, usualmente aplicado para medição de cobertura de nuvens, foi utilizado na pesquisa de doutorado de Hack com o objetivo de observar a radiação térmica da atmosfera.
A câmera produz uma imagem no mesmo comprimento de onda emitido pelo vapor de água, o que permite calcular a quantidade do gás em cada pixel da imagem. “O vapor d’água, por ser um gás de efeito estufa, tem a característica de absorver a radiação infravermelha e remeter uma parte dela em todas as direções, e, ao emitir essa radiação, a gente consegue observar a presença dele nas imagens”, diz Hack.
Para fazer os cálculos, é necessário levar em conta os outros gases e objetos que emitem radiação e realizar a calibração da Asiva. Nos testes foi feita a calibração do equipamento através de simulações da trajetória do Sol em dias de verão e de inverno, com o objetivo de saber as direções dos pixels da imagem produzida. Também foi realizada uma calibração para conhecer a resposta do sensor ao produzir imagens de um corpo negro de temperatura conhecida.
A técnica possui algumas complicações, como explica o físico: “Tudo emite infravermelho, mesmo o próprio equipamento. Por isso, fazemos uma medida do céu e usamos um corpo negro de referência [na física, é um objeto que absorve toda a energia que incide nele] para a emissão de infravermelho; depois uma imagem do céu e outra imagem do corpo, de tal forma que no final é possível equacionar e descobrir a medida da emissão do céu.”
Em comparação com os outros gases, como o gás carbônico, o vapor de água é o que mais emite radiação. “Quanto mais vapor tiver, mais radiação iremos medir nos pontos da imagem.” A distribuição vertical também é essencial nos resultados obtidos, uma vez que, quanto mais próximo do sensor — ou seja, de baixa altitude a atmosfera —, mais forte será a intensidade da radiação e mais quente a temperatura do vapor.
Apesar da funcionalidade ter sido posta em prática em um curto período de tempo, o estudo é considerado inovador pelo uso da Asiva para medição do vapor e da distribuição pela atmosfera. A nova tecnologia tem grande potencial para contribuir com pesquisas futuras na área de física atmosférica, que, segundo Elion, pode ser utilizada para estudar a formação de nuvens e entender melhor a modelagem climática. “A ciência surpreende, mas um exemplo das coisas que acreditamos que possa ser feito é o estudo da formação e desenvolvimento de nuvens, como tempestades. É possível observar o início da formação de nuvens através das imagens, que é um processo complexo e que ainda não é compreendido por inteiro.”
- Mais informações: e-mail elion.hack@usp.br, com Elion Hack
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